反应吸附脱硫吸附剂中活性金属的优选：DFT研究

本文主题围绕在反应吸附脱硫技术中如何优选活性金属，并利用密度泛函理论（DFT）对七种过渡金属表面的噻吩反应吸附进行了系统研究。噻吩作为有机硫化合物的一种，在石油加工过程中是脱硫的主要障碍之一，因此对噻吩的吸附能力是评价吸附脱硫效果的重要指标。 在研究中，噻吩分子被认为最有可能吸附在金属表面的空位，即活性位置，这些位置是金属表面的未饱和键。噻吩的吸附能力与金属的d轨道电子特性有着密切关联。通过对Cr（铬）、Co（钴）、Ni（镍）、Mo（钼）以及Cu（铜）、Ag（银）、Au（金）这七种过渡金属表面噻吩反应吸附的研究，发现具有d带空穴的Cr、Co、Ni、Mo对噻吩的吸附能力显著强于没有d带空穴的Cu、Ag、Au。根据DFT计算结果，瞬时吸附脱硫活性顺序可排列为Cr>Co>Mo≈Ni>>Cu>Ag>Au。此外，研究还发现，同族和同周期的过渡金属的吸附稳定性随着原子序数的增加而减小。 DFT计算在分子和固体系统中是一个强大的工具，它能够通过量子力学原理来计算多体系统的电子结构，而无需进行实验验证，尤其适合于研究分子在材料表面的吸附情况。DFT方法在本研究中被用来预测不同过渡金属表面的噻吩吸附情况，通过计算能够揭示吸附过程的电子机制和能量关系，从而筛选出最适合用于脱硫的过渡金属。 本文的研究为反应吸附脱硫技术中高效吸附剂的研发提供了方向性的指导。在当前环境保护法规日益严格，汽油低硫化成为大势所趋的背景下，找到能够精确控制硫含量，同时尽可能少影响汽油辛烷值的吸附脱硫技术变得尤为重要。通过DFT研究，可以更加精确地理解不同金属表面与噻吩分子间的相互作用，从而设计出更高效的脱硫吸附剂。 环境保护和清洁燃料生产是当前工业发展的重要主题之一，而反应吸附脱硫技术是实现这一目标的关键技术。本文的研究成果具有重要的工业应用价值，有助于推动燃料生产行业的技术进步和环境保护工作。同时，本文也展示了分子模拟方法在新型催化剂和吸附剂设计中的巨大潜力，为未来的相关研究指明了方向。